高精度參考電壓發(fā)生器LT1019

摘要：LT1019是美國(guó)德州儀器（TI）公司推出的一種高精度參考電壓發(fā)生器。它精度高、溫度漂移小，最小輸入/輸出電壓差小于1V，具有2.5V、4.5V，5V和10V四種輸出電壓；可完全替代目前大多數(shù)帶隙參考電壓發(fā)生器，可為A/D、D/A高精度調(diào)節(jié)器、壓頻轉(zhuǎn)換器等提供精度的參考電壓、文中介紹了LT1019的特點(diǎn)、參數(shù)和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：參考電壓 帶隙 發(fā)生器 LT1019

1 概述

LT1019是利用薄膜技術(shù)和改進(jìn)的曲線校正技術(shù)開(kāi)發(fā)的第三代帶隙高精度參考電壓發(fā)生器。它的參考電壓和輸出電壓均采用干膠片封修正技術(shù)，因此輸出電壓精度高、偏差小、溫度系數(shù)小。LT1019的電流上下浮動(dòng)可達(dá)10mA，它即可應(yīng)用于串聯(lián)模式電路也可應(yīng)用于并聯(lián)模式電路，不需添加其它額外器件便可直接用于正負(fù)輸出電壓的電路中。在串聯(lián)模式電路中，它的最小輸入/輸出電壓差小于1V，所以在低線性條件下偏差較小。

LT1019按其所提供的電壓值可分為2.5V，4.5V，5V和10V四種?？赏耆娲壳按蠖鄶?shù)帶隙參考電壓發(fā)生器，包括AD580，AD581，REF-01，REF-02，MC1400，MC1404和LM168等。

LT1019在超低溫度漂移條件下使用時(shí)（2ppm/℃），可以通過(guò)一個(gè)外部和大器來(lái)驅(qū)動(dòng)LT1019的一個(gè)內(nèi)部電阻而使其工作于加熱條件下。并可通過(guò)設(shè)置芯片的最小能耗來(lái)調(diào)節(jié)芯片溫度。

LT1019有如下特性：

●可提供2.5V、4.5、5V和10V四種電壓；

●可完全替代現(xiàn)有的參考電壓發(fā)生器；

●超低溫度漂移的典型值為3ppm/℃；

●帶有曲線修正功能；

●可串聯(lián)或并聯(lián)操作；

●線性范圍寬達(dá)0.5ppm/V；

●輸出阻抗低，約為0.02Ω；

●輸出電壓偏差小于0.05%；

●溫度漂移低于2ppm/℃時(shí)可工作于加熱條件下；

●具有100%噪聲檢測(cè)功能；

●帶有溫度輸出。

LT1019有三種封裝形式：8腳TO-5金屬外殼封裝、8腳塑料DIP封裝和8腳塑料SOIC封裝。圖1為8腳DIP和SOIC封裝的引腳排列。

2 最大參數(shù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

LT1019參考電壓發(fā)生器的極限參數(shù)如下：

輸入電壓：40V。

輸出電壓：

LT1019-5和LT1019-10為16V；

LT1019-2.5V和LT1019-4.5為7V。

輸出端短路持續(xù)時(shí)間：

Vin20V時(shí)，不定；

20VVin35V時(shí)，10秒。

Trim腳電壓：±30V。

Temp腳電壓：5V。

Heater腳電壓：連續(xù)為18V；間斷（30秒）為32V。

存儲(chǔ)溫度范圍：-65℃～+150℃。

焊接溫度（10秒）：300℃。

LT1019的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

3 應(yīng)用說(shuō)明

3.1 線性調(diào)整和負(fù)載調(diào)整

LT1019具有很好的線性調(diào)整特性，10V的輸入電壓變化所引起的輸出電壓的變化小于5ppm。同時(shí)，LT1019也有很好的負(fù)載調(diào)整特性，負(fù)載電流變化5mA所引起的輸出電壓的變化僅為100μV。需要說(shuō)明的是：以上數(shù)據(jù)是用低負(fù)載加路測(cè)得的。在實(shí)際應(yīng)用中，由輸入電壓變化和負(fù)載電流變化所引起的芯片發(fā)熱對(duì)輸出電壓的影響卻不能忽略。

在單一回路中，熱影響的來(lái)源主要有兩個(gè)：一個(gè)是由于芯片的功率損耗而引起的芯片的溫度梯度，稱為梯度影響。實(shí)際上即使該芯片總的溫度系數(shù)為零，芯片的溫度梯度也會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的變化。和現(xiàn)有的參考電壓發(fā)生器不同，LT1019一般都注明了由于芯片溫度梯度所造成的熱影響，其典型值約為0.5ppm/mW。為了估計(jì)對(duì)輸出電壓的影響，可通過(guò)在芯片上的功率損耗與該數(shù)值的簡(jiǎn)單乘積來(lái)估計(jì)。

溫度梯度的影響雖然很小，但是在某些應(yīng)用中卻必須考慮，尤其是在輸入電壓和負(fù)載電流很大的電路中。第二個(gè)熱影響的來(lái)源是由電路中總的芯片溫度變化所造成的。LT1019芯片的溫度變化量等于功率損耗乘以IC封裝的熱阻。輸出參考電壓的變化量等于溫度變化乘以芯片的溫度漂移系數(shù)。

芯片發(fā)熱而導(dǎo)致的輸出電壓變化比電路電氣影響導(dǎo)致的輸出電壓的變化要大得多。在某些應(yīng)用中，有時(shí)功率損耗不恒定，這時(shí)可以通過(guò)一個(gè)小的接線柱散熱器來(lái)降低總的芯片變化以達(dá)到改善熱影響的目的。如果器件工作于加熱條件下，則必須考慮總器件的功率損耗。

應(yīng)該注意：在加熱條件下，LT1019的輸出電壓變化的74%是由于負(fù)載電流與輸出/輸出電壓之差的乘積造成的。這說(shuō)明在某些應(yīng)用中應(yīng)盡量減小這兩個(gè)參數(shù)的值。對(duì)于大負(fù)載來(lái)講，在加熱條件下可通過(guò)增加散熱器來(lái)減小輸出電壓的變化。

LT1019的線性調(diào)整率還受輸出阻抗的影響。如果輸出短路，那么全部輸入電壓將加在R1上，因此R1應(yīng)有足夠高的額定功率。

3.2 輸出修正

LT1019輸出電壓的修正是由接在輸出端和地之間的電位計(jì)業(yè)完成的，其中電位計(jì)的滑動(dòng)臂接于Trim管腳。由于LT1019與現(xiàn)有的多種參考電壓發(fā)生器兼容，因此TRIM腳的電壓范圍很寬，LT1019-2.5為-6%～+6%，LT1019-5為-13%～+5%，LT1019-10為-27%～+5%，這使得輸出電壓的精確修正相當(dāng)困難。減小TRIM腳電壓范圍的一個(gè)方法是在電位器的兩端分別串聯(lián)一個(gè)電阻，該方法的缺點(diǎn)是不利于在固定電阻和電位器之間進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。第二個(gè)方案是在電位器的滑動(dòng)臂上串接一個(gè)電阻，由于串接電阻和內(nèi)部薄膜電阻應(yīng)在TCs上匹配，所以該串接電阻將使TL1019的修正范圍變小。內(nèi)部薄膜電阻的輸出電壓溫度系數(shù)高達(dá)500ppm/℃，該數(shù)值被轉(zhuǎn)化成輸出電壓的變化將導(dǎo)致5ppm/℃的輸出電壓溫度漂移。LT1019輸出電壓的變化最大為0.2%，所以，第二種方法只有在輸出電壓只是被簡(jiǎn)單的修正到額定值時(shí)才是可行的。LT1019的輸出電壓溫度系數(shù)最大為1ppm/℃。

3.3 TENO管腳

與其它幾種帶隙參考電壓發(fā)生器相同，LT1019也有一個(gè)TEMP腳。該腳的電壓與絕對(duì)溫度的關(guān)系為2.1mV/°K，因此室溫下該腳的電壓為620mV。由于以往的帶隙參考電壓發(fā)生器的TEMP腳是參考磁心的積分部分，所以對(duì)TEMP腳上的任何負(fù)載均很敏感。而LT1019是在一個(gè)特殊位置插入磁心的，故對(duì)參考電壓影響很小。這使得LT1019的TEMP腳的負(fù)載與輸出電壓的關(guān)系小于0.5%μA，因而其精度比以往的發(fā)生器也要高出10倍左右。

3.4 輸出旁路

LT1019對(duì)寬范圍的負(fù)載電流和輸出電容均很穩(wěn)定。4.5V、5V和10V的LT1019參考電壓發(fā)生器對(duì)電容和負(fù)載的任意組合均不振蕩，對(duì)于2.5V輸出的TL1019發(fā)生器，當(dāng)灌電流在1mA和6mA之間時(shí)，如負(fù)載電容在400pF和2μF之間，則LT1019有可能會(huì)發(fā)生振蕩（見(jiàn)圖3）。

如果輸出旁路的是減小高頻輸出阻抗，那么在電容的EPS（有效串聯(lián)電阻）較低，且輸出電容在500pF和1μF之間時(shí)，應(yīng)減小環(huán)路相位余量，以使輸出隨瞬態(tài)負(fù)載變化。可在電路中增加一個(gè)電阻來(lái)提高EPS以獲得最佳的瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)。如果需要在負(fù)載電流變化時(shí)使直流電壓誤差不隨之調(diào)節(jié)，則可采用圖3（a）所示電路；如果希望負(fù)載電壓具有絕對(duì)最小波峰擺動(dòng)，則可選用用圖3（b）所示電路。對(duì)于最佳的瞬態(tài)響應(yīng)，輸出可加載大于1mA的直流電流。

4 應(yīng)用電路

LT1019可為很多電路提供高精度的參考電壓，包括：A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、精確調(diào)節(jié)器、穩(wěn)定電流源、V/F轉(zhuǎn)換器、橋路激發(fā)電路等。

圖4給出了LT1019-5在超線性應(yīng)力線規(guī)中的應(yīng)用電路。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小參考電壓發(fā)生器和放大器的負(fù)載；若R6=R3，則R2和R4不加載于橋路上，此時(shí)放大器工作于差動(dòng)狀態(tài)，因而，A1、Vos和漂移就顯得不重要了。